电动轻便摩托车续驶里程工况测试循环的研究

吴广顺　张立鹏　赵路生（天津大学内燃机研究所　天津　300072）

电动轻便摩托车续驶里程工况测试循环的研究

吴广顺张立鹏赵路生
（天津大学内燃机研究所天津300072）

摘要：通过对电动轻便摩托车行驶过程中的车速、时间进行采集，以获得大量反映电动轻便摩托车实际道路行驶特征的数据，通过对数据进行分析筛选以确定合理的电动轻便摩托车续驶里程工况测试循环。在底盘测功机上进行了不同工况的续驶里程试验，表明GB/T 24157-2009标准中电动轻便摩托车续驶里程工况法测试循环与我国的道路情况及车辆实际运行情况并不相符。

关键词：电动轻便摩托车续驶里程测试循环

引言

续驶里程和能量消耗率是评价电动轻便摩托车性能和经济性的重要指标，在GB/T 24157-2009《电动摩托车和电动轻便摩托车能量消耗率和续驶里程试验方法》中，电动轻便摩托车续驶里程工况法测试循环采用GB18176轻便摩托车工况法排放I型试验的测试循环，规定了速度和时间关系V（t），在第一段如最高车速达不到50 km/h，以最高车速行驶[1，2]。该测试循环是ECE R47法规根据欧洲1981年当时的道路条件制定的，与我国目前的道路情况及车辆实际运行情况并不相符，因此合成一个适合国情的续驶里程试验测试循环十分必要。中国是世界上最大的两轮电动车生产国，在目前和今后一段时间里，最大设计车速为30～40 km/h的电动轻便摩托车是国内两轮电动轻便车的主流，基本达不到50 km/h的最高试验车速，这就造成最高设计时速不同的电动轻便摩托车行驶工况不同，造成评价标准的不一致。因此开发出一个适合国情的电动轻便摩托车续驶里程工况测试循环具有重要的意义。

1　路谱采集过程介绍

本文工作的总体思路如图1所示，首先在天津进行路谱采集工作以获得大量反映电动轻便摩托车实际道路行驶特征的数据，这些数据应能反映出该区域的特征，从平均车速、加减速性能、怠速性能等方面反映出该地区的特色[3]；然后对数据进行分析筛选以确定新的电动轻便摩托车续驶里程测试循环工况[3]，与GB/T 24157-2009规定的工况进行续驶里程比对试验及相关分析。

不同的交通状况、不同的路段所得到的路谱差异非常大。如在交通高峰期阶段，加速、减速、怠速比例较高，几乎没有匀速行驶阶段；而在交通非高峰阶段，有长时间的匀速和怠速出现。因此，我们在进行路谱采集时包含了城市的交通高峰、非高峰以及夜间行驶的路谱。

电动轻便摩托车道路行驶路谱采集的驾驶方式为：根据交通状况进行驾驶，紧随车流，采集时应尽量模拟道路上的车流形态特征。采样路线采用两条路线，包含尽可能多的道路类型，一条为天津市区道路，另一条为市区至外环线道路。本次试验总共进行了270 km（17.5 h）的路谱采集。

图1　工作的总体思路

2　路谱数据评价体系的建立及测试工况合成

2.1路谱数据评价体系的建立

车辆行驶时的工况非常复杂，从各种特征综合考虑，大致可分为四类，即怠速、加速、匀速和减速，并定义如下：

1）怠速：v<5 km/h且-a0

2）加速：a≥a0；

3）匀速：-a0

4）减速：a

发病原因不明。流胶树先表现树势衰弱，严重时整株死亡。据观察此病与树体强健程度、伤口的多少和土壤通气状况有关，树势强的流胶病轻，树势弱的发病多，伤口多的易流胶，降雨量大或土壤积水园中流胶重。

以此为基础，对每个采样点的特征进行分类，分别加以统计计算。

为能够更精细地描述电动轻便摩托车实际道路行驶特征，并用于合成代表其特征的续驶里程测试工况，以及与GB/T 24157-2009续驶里程测试循环行驶特征差异的比较，需要建立一个完整的评价准则体系。该准则体系应能够比较真实全面地反映出电动轻便摩托车实际道路的行驶特征，并且要使这一准则体系参数的个数必须控制在可接受的范围内。

本文中定义了11个参数，用于描述电动轻便摩托车实际道路行驶特征，该评价体系是用基于全部实验数据总体平均的一些指标参数所构成的。实际确定的评价准则参数由怠速比例Pi、加速比例Pa、匀速比例Pc、减速比例Pd、循环平均速度（所有测试点的速度平均值）Vm、循环平均运行速度（去除怠速模式特征点后所有测试点的速度平均值）Vmr、平均加速度aa、平均减速度ad、加速平均速度（加速行驶模式测试点的速度平均值）Vma、匀速平均速度Vmc、减速平均速度（所有属于减速行驶模式测试点的速度平均值）Vmd。行驶段定义为车辆从怠速开始到怠速结束的一个速度-时间历程段，行驶段的界定是全部数据处理的一个基本单元。

由于GB/T 24157-2009规定电动轻便摩托车续驶里程工况法试验测试循环采用GB18176轻便摩托车工况法排放I型试验运行循环，该工况的运行循环对于每一个小循环（112 s）只规定了首先怠速8 s，然后速度控制油门全开，达到最大车速后等速运行，从加速开始到等速结束的时间总计42 s（并未规定加速段时间和匀速段时间）。本文中根据经验取第28 s时达到最大车速、然后等速到第50 s，得到电动轻便摩托车运行工况的特征参数。GB/T 24157工况参数与实际得到工况参数对比如表1所示。

从表1中可以看出，实际路谱采集数据的怠速比例明显高于GB/T 24157工况测试循环的怠速比例，实际路谱采集数据的加速、减速比例都大于GB/ T 24157工况测试循环的加速、减速比例，而匀速比例更是只有GB/T 24157工况的43%，测试段内加、减速次数更为频繁，平均速度、平均运行速度、加速平均速度、匀速平均速度、减速平均速度均明显低于GB/T 24157工况的数据。怠速比例高，加速、减速比例大，说明中国路况较差，红绿灯及交叉路口多，使得电动轻便摩托车起动、停止次数多，频繁加减速，很难连续以较高速度行驶。还有一些路面较窄的道路是机非混行，没有非机动车道，因此电动轻便摩托车在自行车和汽车之间行驶，遇到障碍减速、加速的频率和时间比较多，显示在特征参数上就是加速、减速比例大。

2.2最终合成循环

电动轻便摩托车实际道路行驶特征及其分布规律研究的一个重要目的，就是以实际路谱数据、分析统计结果为基础，合成一个能够在实验室内再现的续驶里程工况。合成该循环的主要过程如下：

1）对实验所得到的大量统计数据进行加工处理，得到各种道路类型上每一行驶段的特征参数；

2）通过对各个采样点的参数和各个行驶段的参数进行统计分析，得到基于全部采样数据和全部测试段的特征参数平均值；

3）按照行驶段的平均行驶时间以及目标循环的时间要求来确定合成循环所需的行驶段数目；

4）从全部数据中随机抽出所需段数的行驶段数据，统计其特征参数，并与全部测试数据的平均值进行比较，看其相对误差是否在所给定的误差范围内；

5）若不满足要求，则放弃此次计算，重新抽取所需段数的行驶段数据，直到相对误差满足要求为止，则由这些行驶段所构成的速度——时间变换关系即为所合成的测试循环。

实际计算中，以GB/T 24157工况测试循环的运行时间672 s（6个112 s的小循环组成一个大循环）为合成循环的目标时间。以表1中的特征参数作为判别合成是否成功的依据，各参数相对误差值最小时即为理想合成循环，其中各工况比例和平均速度为重要限值参数，要求相对误差最小。本文中选定的判定准则为合成循环参数与总体参数的数值相对误差小于5%时，即认为该备选行驶工况能够代表所采集的总体行驶实际工况，该备选行驶工况即为合成的电动轻便摩托车续驶里程行驶工况。总体参数、合成参数及误差如表2所示。

表1　GB/T　24157工况参数与实际得到工况参数对比

表2　总体参数、合成参数及误差

3　续驶里程比对试验

实际路谱合成的电动轻便摩托车续驶里程行驶工况与GB/T 24157续驶里程工况如图2所示。分别按照GB/T 24157-2009电动摩托车和电动轻便摩托车能量消耗率和续驶里程试验方法中规定的方法和测试工况，以及实际路谱合成的测试工况进行了续驶里程测试[2]。得到表3所示的试验结果，在实际路谱合成工况下的续驶里程均比GB/T 24157工况多出12%以上。

图2　实际路谱合成工况与GB/T 24157续驶里程工况对比

表3 续驶里程试验结果　　　k m

4　结论

通过对电动轻便摩托车行驶过程中的的车速、时间进行采集，对数据进行分析筛选后，采用特定的评价参数体系，合理地确定了基于实际路谱数据的电动轻便摩托车续驶里程工况测试循环。从实验结果可以看出，GB/T 24157-2009标准中电动轻便摩托车续驶里程工况法试验循环与我国的道路情况及车辆实际运行情况并不相符。但由于只采用了一辆典型电动轻便摩托车在天津一个城市进行了路谱采集试验，实验数据还不够全面。

参考文献

1全国汽车标准化技术委员会.GB/T 24157-2009电动摩托车和电动轻便摩托车能量消耗率和续驶里程试验方法[S].北京：中国标准出版社，2009

2苏梅，马小强，冷传刚.电动摩托车能量消耗率和续驶里程标准分析研究[J].小型内燃机与摩托车，2012，41（5）：17~20

3Jiun-HorngTsai，Hung-Lung Chiang，Yi-Chun Hsuc,et al.Developmentof a local realworld driving-cycle formotorcycles for em ission factormeasurements[J].Atmospheric Environment，2005，39：6631~6641

中图分类号：U483

文献标识码：A

文章编号：2095-8234（2015）02-0041-04

收稿日期：（2015-02-02）

作者简介：吴广顺（1973-），男，高级工程师，主要研究方向为机电自动化和内燃机测试。

Test Cycle Research on the Driving Rangeof Electric Moped

Wu Guangshun,Zhang Lipeng,Zhao Lusheng
Tianjin Internal Combustion Engine Research Institute，Tianjin University（Tianjin，300072，China）

Abstract：In order to get real road running characteristics of electric moped，a large number of road spectrum data including the real-time speed，time，acceleration performance,and idle performance,were collected in Tianjin.Driving range test cycle of electric moped was obtained through data selected and analyzed.The contrast tests ofdriving rangewere done by chassis dynamometerbetween itand the national standard（GB 24157-2009）.The results show that the driving range test cycle of national standard（GB 24157-2009）cannot represent the road condition ofChina'selectricmoped at road running.

Keywords：Electricmoped，Driving range，Testcycle